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Kabel für die Ubertragung von Ultrakurzwellen Die Erfindung betrifft
Kabel für die Ultrakurzwellenübertragung, .die aus einem von einem Metallmantel
umschlossenen Dielektrikum bestehen, wobei im Dielektrikum Ultrakurzwellen oberhalb
einer bestimmten Frequenz -durclh @dielektrische Verschiebung übertragen werden.
Es wurde bereits vorgeschlagen, das Dielektri'kum aus einer Kombination von Luft
und festen Isolierstoffen aufzubauen, z. B. unter Verwendung von Abstandhaltern,
wie sie für konzentrische Hochfrequenzkabel verwendet werden. Die Anordnung zusätzlicher
Isolierstoffe im Dielektrikum in Form von Abstandhaltern usw. hat zwar,den Vorteil,
daß das Dielektrikum gleichzeitig als Träger für den Metallmantel dient bzw. wirksam
ist, doch haben die zusätzlichen festen Isolierstoffe .den Nachteil erhöhter dielektrischer
Verluste und .damit einer erhöhten Dämpfung.
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Gemäß der Erfindung werden Ultrakurzwellenkabel unter Verwendung eines
aus Luft bzw. Gas und aus festen Isolierstoffen bestehenden Dielektrikums zwecks
Herabsetzung ,der dielektrischen Verluste so ausgebildet, daß in den Zonen großer
elektrischer Feldstärke das Volumen und/oder der Verlustwinkel der festen Isolierstoffe
kleiner ist als in :den Zonen kleiner elektrischer Feldstärke. Vorzugsweise werden
.die Zonen großer elektrischer
Feldstärke völlig frei von festen
Isolierstoffen gehalten, um die dielektrischen Verluste auf ein Minimum herabzusetzen.
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Eine weitere Möglichkeit zur Herabsetzung .der in den festen Isolierstoffen
entstehenden dielektrischen Verluste besteht darin, die festen Isolierstoffe senkrecht
bzw. nahezu senkrecht zur Richtung der elektrischen Feldkomponenten zu schichten,
so .daß die elektrischen Feldlinien abwechselnd Luftschichten und feste Isolierstoffe
:durchlaufen, wobei angestrebt wird, daß die von den Feldlinien .durchlaufene Strecke
sowohl in den Luftschichten als auch in den festen Isolierstoffen kürzer als ein
Viertel der Wellenlänge ist.
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Im Rahmen der Erfindung ergeben sich besonders vorteilhafte Ausführungsformen
dann, wenn man im Dielektrikum ein oder mehrere in Längsrichtung verlaufende, selbsttragende,
hohlzylindrische Gebilde aus formfesten Isolierstoffen anordnet. Diese hohlzylindrischen
Gebilde werden innerhalb des Dielektrikums zweckmäßig so angeordnet, daß ihre Achsen
mit ,den elektrischen Längsachsen .der Wellen zusammenfallen, um insbesondere bei
der Übertragung sogenannter elektrischer Wellen mit axialen und radialen elektrischen
Feldkomponenten sowie zirkularen magnetischen Feldkomponenten minimale dielektrische
Verluste zu erhalten. Die aus formfesten Isolierstoffen bestehenden hohlzylindrischen
Gebilde werden vorzugsweise als selbsttragende wendelförmigeWicklungen ausgeführt.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, den hohlzylindrischen Gebilden
die Form selbsttragender Isolierstoffrohre zu geben, die vorzugsweise je aus zwei
oder mehreren Bändern mit ringstückförmigem Querschnitt und mit in Abständen angeordneten
Querrillen bestehen, wobei die Querrillen der benachbarten Bänder in Längsrichtung
gegeneinander versetzt sdin können. Die einfachste Ausführungsform besteht .darin,
innerhalb des Dielektrikums ein einziges hohlzylindrisches Gebilde hoher Druckfestigkeit
unmittelbar oder unter Zwischenfügung einer dünnen Trennschicht unter dem Metallmantel
der dielektrischen Leitung anzuordnen. In diesem Fall kann das hohlzylindrische
Gebilde auch in-Form kurzer starrer Rohrstücke aus- keramischen Isolierstoffen,
z. B. aus Glas oder Porzellan, ausgeführt sein.
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Als formfeste Isolierstoffe für@dieimDielektrikum angeordneten Organe
werden vorteilhaft solche Stoffe verwendet, die eine kleine Dielektrizitätskonstante
und bei hohen Frequenzen.einen kleinen Verlustwinkel aufweisen. Diese Eigenschaften
weisen in besonders- hohem Maße die formfesten Isolierstoffe der Gruppe der Polyvinylverbindüngen
' auf, beispielsweise Polystyrol.. Bei Wahl verschiedener Isolierstoffe für die
Zonen verschiedener elektrischer Feldstärke kann man so vorgehen, daß man in den
Zonen großer elektrischer Feldstärke Polystyrol verwendet, .dagegen in .den Zonen
kleiner elektrischer Feldstärke Polyvinylchlori.d, Hartgummi usw.
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Für den. Fall der Übertragung,der magnetischen Grundwelle, bei der
je eine magnetische Feldkomponente in axialer und radialer Richtung und eine zirkulare
elektrische Feldkomponente auftreten, ist es zweckmäßig; die festen Isolierstoffe
in zirkularer Richtung zu schichten. Dies kann unter Verwendung von in Abständen
angeordneten Distanzscheiben beispielsweise .dadurch erfolgen, daß die mit zentraler
Bohrung versehenen Scheiben sowohl von außen als auch von innen her radial verlaufende
Einschnitte erhalten.
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In den Figuren sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt:
Nach der Fig. i :ist innerhalb .der dielektrischen Leitung die aus formfesten Isolierstoffen
bestehende wendelförmige Wicklung io angeordnet, die derart bemessen ist, daß sie
eine verhältnismäßig große Druckfestigkeit aufweist und als Stützorgan bzw. Träger
für den Metallmantel i i aus längs verseilten Bändern .dient. Der für die Wicklung
io verwendete Formstrang hat, wie aus der Figur hervorgeht, einen rechteckigen Querschnitt.
Um für die Bänder des Metallmantels i i eine möglichst glatte Auflagefläche zu erhalten,
kann zwischen der Wicklung z o und dem Metallmantel i i noch die geschlossene Isolierstoffbandwicklung
i2 angeordnet sein. -Über dem Metallmantel i i folgen die aus einem Metall oder
aus einem zugfesten Isolierstoff bestehende Bandwicklung 13 und der wasserdichte
Kabelmantel 1q.. Wird über eine derartige dielektrische Leitung die elektrische
Grundwelle übertragen, bei der je eine elektrische Feldkomponente in .axialer und
radialer Richtung auftritt, so erkennt man, daß diese beiden elektrischen Komponenten
in erster Linie in Luft verlaufen. Insbesondere verläuft die axiale elektrische
Feldkomponente ausschließlich in Luft. Die gemäß .der Fig. i aufgebaute dielektrische
Leitung ist infolgedessen einer nur mit Luft ausgefüllten dielektrischen Leitung
hinsichtlich der Dämpfung fast gleichwertig.
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Zum Unterschied von der Fig. i sind nach der Fig.2 im Dielektrikum
zwei Organe aus formfesten Isolierstoffen angeordnet, nämlich die zentral angeordnete
wendelförmige Wicklung 2o, um die . ein zu einer Schlangenlinie verformtes Band
2i in offenen Schraubenwindungen gewickelt ist. Über dem schlangenlinienförmig gebogenen
Band 21 sind der Reihe nach die geschlossene Isolierstoffbandwicklung 22, .der aus
einer Verseill,age gutleitender -Bänder bestehende Metallmantel 23, die aus einem
Metall oder aus einem zugfesten Isolierstoff bestehende Bandwicklung 2q. und der
wasserdichte Kabelmantel 25 angeordnet. -Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer
dielektrischen Leitung, die mit Vorteil für die Übertragung .der elektrischen Welle
erster Ordnung verwendbar ist. Wie aus der Figur hervorgeht, enthält die dielektrische
Leitung die beiden wendelförmigen Fadenwicklungen 30 und 31 aus formfesten
Isolierstoffen, .die einzeln mit den geschlossenen Bandwicklungen 32 und 33 umgeben
sind. Hierüber sind- die geschlossene Isolierstof£ban'dwicklung 34., der Metallmantel
3@5,-die aus einem Metall oder aus zugfestem Isolierstoff. bestelende Bandwicklung
36 und- der wasserdichte Kabelmantel 37 angeordnet.
Bei dem in der
Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist unter .dem Metallmantel ein einziges
hohlzylindrisches Gebilde hoher Druckfestigkeit angeordnet. Das hohlzylindrische
Gebilde hoher Druckfestigkeit besteht aus den aus formfesten Isolierstoffen bestehenden
Bändern 40 und 41 mit halbringförmigem Querschnitt, die mit ihren Seitenrändern
stumpf gegeneinanderstoßen und in Abständen mit den Querrillen 42 versehen sind,
durch die sowohl die Druckfestigkeit als auch die Biegsamkeit des gesamten rohrförmigen
Gebildes erhöht wird. Die Querrillen 42 der beiden Bänder sind in Längsrichtung
gegeneinander versetzt, um ein seitliches Übereinanderschieben der benachbarten
Seitenränder der beiden Bänder zu vermeiden. Der Metallmantel besteht aus den drei
Metallbändern 43, 44 und 45, die sich gegenseitig überlappen und ohne Drall in Längsrichtung
verlaufen. Die drei Metallbänder sind sehr dünn ausgeführt und bestehen aus einem
biegefähigen Metall, so daß die Biegsamkeit .des gesamten Kabels durch die in Längsrichtung
verlaufenden Metallbänder kaum beeinträchtigt wird. Die Seitenränder der Metallbänder
43, 44 und 45 können auch mechanisch miteinander vereinigt werden, z. B. durch Falzen.
Über den Metallbändern ist die aus einem zugfesten Metall oder aus einem zugfesten
Isolierstoff bestehende Bandwicklung 46 angeordnet, um di:e Metallbänder 43, 44
und 45 in .ihrer Lage festzuhalten. 47 ist der wasserdichte Kabelmantel.
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Nach der Fig. 5 .dienen als Träger für den Metallmantel in Abständen
angeordnete Scheiben 5o aus formfesten Isolierstoffen, die auf das zentral angeordnete,
aus einem formfesten Isolierstoff bestehende Organ 5i aufgereiht sind. Die Distanzscheiben
5o sind sowohl von außen als auch von innen her mit radialen Einschnitten 52 versehen,
um eine Schichtung der festen Isolierstoffe in zirkularer Richtung zu erreichen.
Infolgedessen ist die gemäß der Fig. 5 ausgebildete dielektrische Leitung mit Vorteil
zur Übertragung ,der magnetischen Grundwelle geeignet, bei .der eine zirkulare elektrische
Feldkomponente vorhanden ist. Der Metallmantel wird durch die -bei-den Bänder 53
und 54 mit halbringförmigem Querschnitt gebildet, die in Abständen mit zwei kurz
aufeinanderfolgenden Querrillen 55 versehen sind, wobei jeweils die Scheibe
50 zwischen den beiden kurz aufeinanderfolgenden Querrillen angeordnet wird.
Die Querrillen 55 dienen also einerseits zur Halterung der Seheibe 5o und andererseits
zur Erhöhung der Biegsamkeit -der Bänder 53 und 54, so daß diese, wie in der Figur
dargestellt, ohne Drall in Längsrichtung verlaufen können. Über dem Metallmantel
sind die gutleitende Bandwicklung 56, die Isolierstoffbandwicklung 57 und der wasserdichte
Kabelmantel 58 angeordnet.
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Beidem in der Fig. 5 .dargestellten Ausführungsbeispiel kann,das zentralangeordnete
Organ 51 ein Leiter, z. B. Kupferleiter sein, so daß dieser Leiter in Verbindung
mit dem aus den Bändern 53 und 54 gebildeten Metallmantel eine konzentrische Leitung
darstellt. In .diesem Fall kann also .das Kabel gleichzeitig :als dielektrischeLeitung
zurüberträgung von Ultrakurzwellen. und als konzentrische Hochfrequenzleitung benutzt
werden. Vorteilhaft wird die dielektrisc:he Leitung zur Übertragung der magnetischen
Grundwelle oberhalb der Grenzfrequenz der dielektrischen Leitung und die konzentrischeLeitung
zur Übertragung von Frequenzen unterhalb dieser Grenzfrequenz ausgenutzt.
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Bei .den in .den Figuren ,dargestellten Ausführungsbeispielen wird
der das Dielektrikum begrenzende Metallmantel vorteilhaft aus gut leitenden Metallen,
z. B. aus Kupfer oder Aluminium, hergestellt. Der wasserdichte Kabelmantel kann
in bekannter Weise aus Blei oder .aus einem sonstigen Metall oder auch aus einem
wasserdichten Isolierstoff bestehen.